焊接变形原因及预防措施资料
焊接应力与变形及其预防和校正措施
焊接应力与变形及其预防和校正措施焊件不均匀局部加热和冷却是导致焊接应力和变形产生的根本原因。
1.焊接变形的基本形式a)收缩（纵向、横向）变形 b)角变形 c)弯曲变形 d)波浪变形 e)扭曲变形 f)错边（长度方向、厚度方向）变形σ＞σs时，产生变形σ＞σb时，产生裂纹，甚至断裂2.预防和减小焊接应力及变形的措施1）合理设计焊接结构（减少焊缝长度和截面积、尽量采用对称焊缝、避免交叉焊缝）；2）焊前预热（焊后冷却时，加热区与焊缝同时收缩。
此法称为加热减应区法：如图a)焊前b)焊后）；3）反变形法4）刚性固定法5）选择合理焊接顺序a)焊接顺序应能使焊件自由收缩 b)对称焊接法 c)长焊缝的分段焊法 d)工字梁的焊接方法6）锤击焊缝法3.焊接变形的校正1）机械矫正法a)压力矫正 b)锤击矫正变形的步骤2）火焰矫正法a）T形梁的火焰矫正 b)薄板波浪变形的火焰矫正4.焊接接头设计1）焊接结构应尽量选用型材成冲压件a)用四块钢板焊成 b)用两根槽钢焊成 c)用两根钢板弯曲后焊成 d)容器上的铸钢件法兰2）合理布置焊缝①焊缝布置应尽量分散a)、b)、c)不合理 d)、e)、f)合理②焊缝和位置应尽量对称布置a)、b)不合理 c)、d)、e)合理③尽量减少构件成焊件接头部位的应力集中a)不合理 b)合理④焊缝应避开最大应力和应力集中部位a)、b)、c)、d)不合理 e)、f)、g)、h)合理⑤对不同厚度钢板的受力对接接头，要采用工艺措施⑥在满足使用要求的前提下，应尽量减少焊缝对结构附加应力的影响a)次要焊缝影响主要受力构件 b)附加元件（卡箍）代替次要焊缝。
铁路机车铝合金制件焊接变形原因及控制预防
铁路机车铝合金制件焊接变形原因及控制预防铁路机车铝合金制件焊接变形是指在焊接过程中，由于热影响区域温度的变化和热应力的累积导致工件表面形状或尺寸发生变化的现象。
主要原因有以下几点：1. 焊接热源：焊接热源的热量会使焊接区域温度升高，这会对铝合金构件造成热应力。
焊接过程中，热应力会导致构件产生变形。
2. 焊接方式：不同的焊接方式会产生不同的热输入。
手工电弧焊接通常具有较高的热输入，而激光和电子束焊接具有较低的热输入。
高热输入会导致更大的热应力和变形。
3. 材料选择和设计：铝合金的选择和设计也会对焊接的变形产生影响。
不同合金的物理性质和热膨胀系数不同，因此对焊接变形的影响也不同。
构件的设计结构也会影响焊接变形。
如果构件在焊接过程中没有足够的固定支撑，就会容易产生变形。
控制预防焊接变形的方法有以下几种：1. 合理的焊接工艺参数控制：通过调整焊接速度、焊接电流和焊接温度等参数，可以控制焊接过程中的热输入和热应力，从而减少焊接变形的发生。
2. 采用预热和中间冷却措施：在焊接前进行预热可以降低焊接过程中的温度梯度，减轻焊接变形的影响。
在焊接过程中适当的中间冷却可以控制焊缝局部的热应力。
4. 加强固定支撑：在焊接前设计合适的固定支撑结构，以防止构件在焊接过程中发生不必要的变形。
5. 优化材料选择和设计：选择合适的铝合金材料和优化设计结构，可以减少焊接变形的发生。
控制预防铁路机车铝合金制件焊接变形需要综合考虑焊接工艺参数、材料选择和设计等因素，合理调整焊接过程中的热输入和热应力，以减少变形的发生。
在焊接前进行预热、采用多次焊接和加强固定支撑等措施也可以有效地控制焊接变形。
焊接应力及焊接变形预防措施
钢结构工程焊接应力与变形差生的危害及采取的措施随着“绿色建筑”理念的推广，以钢结构件为主体框架结构结合复合砌筑体结构已成为一种必然趋势，因为以钢结构为主的框架结构的回收利用性有效避免钢筋混凝土结构建筑垃圾的产生，具有可持续性。
由于钢结构工程的特有型，焊接作业时钢结构工程最重要的工序之一，而焊接应力及焊接变形产生是影响钢结构安全性及可靠性的重要因素。
本文着重对焊接应力及焊接变形的危害及所采取的对应措施进行分析。
一、焊接应力与变形产生机理焊接热输入引起材料不均匀局部加热，使焊缝区熔化，而熔池毗邻的高温区材料的热膨胀则受到周围材料的限制，产生不均匀的压缩塑性变形。
在冷却过程中，已发生压缩塑性变形的这部分材料又受到周围材料的制约，不能自由收缩，在不同程度上又被拉伸而卸载，与此同时，熔池凝固，金属冷却收缩也产生了相应的收缩拉应力和变形。
这种随焊接热过程而变化的内应力场和构件变形，称为瞬态应力与变形。
而焊后，在室温条件下，残留于构件中的内应力场和宏观变形称为焊接残余应力与焊接残余变形。
焊接残余应力和变形，严重影响焊接构件的承载力和构件的加工精度，应从设计、焊接工艺、焊接方法、装配工艺着手降低焊接残余应力和减小焊接残余变形。
二、焊接残余应力的危害及降低焊接应力的措施1．焊接残余应力的危害影响构件承受静载能力；影响结构脆性断裂；影响结构的疲劳强度；影响结构的刚度和稳定性；易产生应力腐蚀开裂；影响构件精度和尺寸的稳定性。
2．降低焊接应力的措施(1)设计措施尽量减少焊缝的数量和尺寸，在减小变形量的同时降低焊接应力；防止焊缝过于集中，从而避免焊接应力峰值叠加；要求较高的容器接管口，宜将插入式改为翻边式。
(2)工艺措施采用较小的焊接线能量，减小焊缝热塑变的范围，从而降低焊接应力；合理安排装配焊接顺序，使焊缝有自由收缩的余地，降低焊接中的残余应力；层间进行锤击，使焊缝得到延展，从而降低焊接应力；焊接高强钢时，选用塑性较好的焊条；预热拉伸补偿焊缝收缩（机械拉伸或加热拉伸）；采用整体预热；降低焊缝中的含氢量及焊后进行消氢处理，减小氢致集中应力。
预防焊接变形的措施
焊接变形是焊接过程中常见的问题，它会影响焊接件的尺寸精度和外观质量。
以下是一些预防焊接变形的措施：
1. 预留反变形量：在设计焊接结构时，可以根据焊接变形的趋势和大小，预留一定的反变形量。
这样在焊接过程中，即使产生了变形，也可以通过预留的反变形量来抵消，从而达到防止或减少焊接变形的目的。
2. 选择合适的焊接顺序：焊接顺序对焊接变形的影响很大。
一般来说，应先焊短焊缝，后焊长焊缝；先焊薄板，后焊厚板；先焊中心，后焊边缘。
3. 采用合理的焊接方法：不同的焊接方法对焊接变形的影响也不同。
例如，电弧焊的变形较小，而气焊和氩弧焊的变形较大。
因此，在选择焊接方法时，应尽量选择变形小的方法。
4. 控制焊接参数：焊接参数（如电流、电压、焊接速度等）对焊接变形的影响也很大。
一般来说，应选择较小的焊接电流和较快的焊接速度，以减少焊接热输入，从而减小焊接变形。
5. 采用预热和后热处理：预热可以减小焊接热输入，从而减小焊接变形；后热处理可以通过改变焊缝和母材的金相组织，来减小焊接变形。
6. 采用工装夹具：通过使用工装夹具，可以固定焊接件的位置和形状，防止焊接过程中的位移和变形。
7. 采用多点对称焊接：通过在焊接件的多个位置同时进行焊接，可以分散焊接应力，从而减小焊接变形。
以上就是预防焊接变形的一些措施，希望对你有所帮助。
薄板烧焊变形
薄板烧焊变形是指在薄板烧焊过程中，由于热应力和冷却收缩等因素的影响，导致焊接件发生形状变化的现象。
薄板烧焊变形的原因主要有以下几个方面：
1. 焊接热源引起的温度梯度：焊接热源会使焊接件局部升温，形成温度梯度。
高温区域会发生热膨胀，而低温区域则没有膨胀，导致焊接件发生形状变化。
2. 焊接过程中的热应力：焊接过程中，焊接件会受到热应力的作用，这是由于焊接件不同部位的温度不均匀所引起的。
热应力会使焊接件发生弯曲、扭曲等形变。
3. 焊接过程中的冷却收缩：焊接完毕后，焊接件会经历冷却过程，冷却收缩会使焊接件发生形状变化。
尤其是在焊接薄板时，由于薄板的厚度较小，冷却收缩会更加明显。
为了减少薄板烧焊变形，可以采取以下措施：
1. 控制焊接热源：合理选择焊接参数，控制焊接热源的大小和位置，尽量减小焊接件的温度梯度，降低热应力的产生。
2. 采用适当的焊接顺序：根据焊接件的形状和结构特点，合理安排焊接顺序，避免焊接过程中的热应力集中在某一部位，导致变形。
3. 使用预应力和支撑装置：在焊接过程中，可以利用预应力和支撑装置来平衡焊接件的应力，减小变形的发生。
4. 采用适当的焊接方法：根据实际情况选择合适的焊接方法，如采用
点焊、拍焊等，可以减小热影响区域，降低变形的程度。
综上所述，薄板烧焊变形是在薄板烧焊过程中不可避免的现象，但通过合理控制焊接参数和采取相应的措施，可以有效减小变形的程度。
减少焊接接应力和焊接变形的措施
减少焊接接应力和焊接变形的措施1.选择适当的焊接参数：根据材料的种类和厚度选择合适的焊接电流、电压和焊接速度等参数，以降低焊接接应力和变形的风险。
同时，选择低温软化点的金属填充材料，如铜等，可以降低焊接接应力。
2.采用适当的焊接序列：通过改变焊接顺序，可以降低焊接过程中的接应力和变形。
在多次焊接时，从最中心的部位开始焊接，逐渐向两边延伸。
这样可以避免焊接热量集中在一个地方，减少局部热变形。
3.采用预热和后热处理：预热可以提高焊接材料的可塑性，改善焊接接头的焊接性能。
一般情况下，预热温度为焊接材料的临界温度的50%-70%。
预热后的焊接接头，在焊接完成后应进行后热处理，即将焊接接头加热至临界温度以下保温一段时间，然后缓慢冷却，以进一步消除焊接接头内应力。
4.使用焊接夹具：焊接夹具可以固定工件，减少焊接过程中的变形。
夹具应设计合理，以便保证焊接接头位置准确，但对于自由热变形而言，应当尽量减少夹具的使用。
5.控制焊接热输入量：合理控制焊接过程中的热输入量，以确保焊接接头不过热。
可以采用间歇焊接的方法，在焊接过程中适时停止加热，让工件冷却一段时间以减少热输入。
6.采用适当的接头形状：通过改变焊缝的形状，可以减少焊接过程中的接应力。
一般情况下，V型焊缝和锂阳角焊缝对于减少焊接变形效果较好。
7.选择适当的焊接方式：对于大型工件，可以采用多层焊接或间断焊接的方式进行，以减少焊接材料的热量。
对于特殊形状的工件，可以选择其他焊接方法，如电阻焊、激光焊等。
8.控制冷却速度：焊接完成后，要注意控制冷却速度，避免过快的冷却。
可以采用包裹式焊接，焊接完毕后用保温材料将焊接接头包裹起来，使其缓慢冷却，以减少残余应力。
焊接变形及预防措施
什么是焊接变形?(一)基本类型1. 纵向收缩变形：构件焊后在平行焊缝的方向上尺寸缩短。
2. 横向收缩变形：构件焊后在垂直焊缝的方向上尺寸缩短。
3. 弯曲变形：由于焊缝的布置偏离焊件的形心轴。
4. 角变形：焊后构件的平面围绕焊缝产生的角位移。
5.波浪变形：焊后构件呈波浪形，在焊薄板中出现。
6.错边变形：两焊接热膨胀不一致，所引起的长度或厚度方向上的错边。
(二) 设计措施1. 合理选择焊件尺寸。
焊件的长度、宽度和厚度等尺寸对焊接变形有明显的影响。
例如，板的厚度对于角焊缝的角变形影响较大，当厚度达到某一数值(钢约9mm)时角变形最大。
在制造T形或工形焊接梁时，由于焊件细长，以致于焊接区收缩变形引起焊件弯曲变形是一个突出问题。
解决这一问题的最好办法就是要精心设计结构尺寸参数(如板厚、板宽、板长和肋板间距等)和焊接参数(如单位线能量等)。
2. 合理选择焊缝尺寸和坡口形式。
焊缝尺寸的大小,不仅关系到焊接工作量，而且还对焊接变形产生较大的影响。
焊缝尺寸大，焊接量也大,填充金属消耗量多，造成焊接变形大。
因此在设计焊缝尺寸时，在保证结构承载能力的条件下，应采用较小的焊缝尺寸。
片面加大焊缝尺寸对减小焊接变形极其不利。
所以对并不承受很大工作应力的焊缝,不必采用大尺寸焊角，只要能满足其强度要求就好。
另外，还要合理设计坡口型式。
例如对接接头要采用角变形为零的最佳X 形坡口尺寸。
对于受力较大的T形接头和十字接头，在保证相同强度的条件下，采用开坡口的焊缝比不开坡口焊缝动载强度高，焊缝金属量少，而且对减小焊接变形也是有利的，尤其对厚板而言，更有意义。
3. 尽量减少不必要的焊缝。
在焊接结构设计中，应该力求使焊缝数量减至最少。
一般在设计中常采用加肋板来提高结构的稳定性和刚度，特别是有时为减轻主体结构重量而采用较薄板，势必增加肋板数量，从而大大增加装配和焊接的工作量，其结果是不但不经济，而且焊缝致使焊接变形过大。
所以实践证明合理选择板厚，适当减少肋板，使焊缝减少，即使结构可能稍重，还是比较经济的。
预防焊接变形装配工艺措施(一)
预防焊接变形装配工艺措施(一)预防焊接变形装配工艺措施介绍焊接变形是焊接过程中常见的问题，它会对工件的装配精度和最终质量产生影响。
为了解决这个问题，需要采取一系列的工艺措施来预防焊接变形。
本文将详细介绍各个措施的具体方法和原理。
控制焊接参数•选择适当的焊接电流和电压：合理选择焊接电流和电压，控制焊接热量的输入量，避免过大或过小的热输入，从而减少焊接变形的发生。
•控制焊接速度：通过控制焊接速度，可以有效控制焊接过程中的热输入量，减少焊接变形的风险。
使用适当的焊接顺序•选择合适的焊接顺序：针对复杂工件的焊接，应选择合适的焊接顺序，先焊接刚性件，再进行焊接薄弱部位，最后再进行整体的焊接。
这样可以减少焊接时的热应力，降低变形的风险。
•分段焊接：对大型工件，可以采用分段焊接的方法。
先将工件切割成若干个小段，分段进行焊接，最后再进行拼接。
这样可以减小焊接变形的幅度。
使用辅助夹具和支撑物•使用合适的夹具：在焊接过程中，可以使用合适的夹具来固定工件，减少变形的风险。
夹具应该能够提供足够的支撑和固定力，同时避免对焊接过程造成不必要的干扰。
•添加支撑物：对于较大的工件，可以在焊接过程中添加适当的支撑物，以增加工件的稳定性。
支撑物可以起到均匀分布焊接应力的作用，减少变形的程度。
采用正确的焊接方法•控制焊接温度：在焊接过程中，要控制焊接温度的上升速度和保持时间，避免焊缝过热或过冷，从而减少焊接变形。
•选择合适的焊接方式：合理选择焊接方式，如点焊、拖焊、弧焊等，根据工件的具体情况，选择最适合的焊接方法，减少变形的风险。
•控制焊接方向：在焊接过程中，要控制焊接方向，避免产生不必要的应力和挤压力，减少变形的发生。
结论通过合理控制焊接参数、采用适当的焊接顺序、使用辅助夹具和支撑物以及正确的焊接方法，可以有效预防焊接变形。
这些措施应根据具体的焊接工艺和工件要求进行综合考虑和选择，从而提高焊接的质量和装配精度。
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1）大型而复杂的焊接结构，只要条件允许，把它 分成若干个结构简单的部件，单独进行焊接，然后再 总装成整体。 2）正在施焊的焊缝应昼靠近结构截面的中性轴。
主梁装配焊接
3）对于焊缝非对称布置的结构，装配焊接时应先焊焊缝少 的一侧。
压力机压型上模的焊接顺序 4）焊缝对称布置的结构，应由偶数焊工对称地施焊。
焊接结构的不足之处大多反映在焊接接头 上的问题，主要有以下几方面：
1）焊接过程是一个不均匀的加热和冷却过程， 焊接结构必然存在焊接残余应力和变形，这不仅 影响焊接结构的外形尺寸和外观质量，同时给焊 后的继续加工带来很多麻烦，甚至直接影响焊接 结构的强度。 2）由于焊接接头要经历冶炼、凝固和热处理 三个阶段。 3）焊接会改变材料的部分性能。
焊接应力与变形
由于焊接局部高温加热而造成焊件上温度分 布不均匀，导致在焊接结构内部产生了焊接应力 与变形。焊接应力是引起脆性断裂、疲劳断裂、 应力腐蚀断裂和失稳破坏的主要原因，焊接变形 使结构的形状和尺寸精度难以达到技术要求，直 接影响结构的制造质量和使用性能。 第一节 焊接应力与变形的产生 第二节 焊接变形 第三节 焊接残余应力
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第一节
焊接应力与变形的产生
一、焊接应力与变形的基本知识
1. 变形 物体在外力或温度等因素的作用下,其形状和 尺寸发生变化 2. 应力 存在于物体内部的、受外力作用或其他因素引 起物体内部之间相互作用力，叫做内力。物体单 位截面积上的内力叫做应力。
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3.焊接应力与焊接变形 焊接应力是焊接过程中及焊接过程结束后， 存在于焊件中的内应力。由焊接而引起的焊件尺 寸的改变称为焊接变形。
过程中，又称之为失稳变形。
焊缝角变形引起的波浪变形 5. 扭曲变形 产生扭曲变形的原因主要是焊缝角变形沿焊 缝长度方向分布不均匀。
工字梁的扭曲变形
二、控制焊接变形的措施 1. 设计措施 （1） 选择合理的焊缝形状和尺寸 1）选择最小的焊缝尺寸。
相同承载能力的十字接头 2） 选择合理的坡口形式。
T形接头的坡口 （2）减少焊缝的数量
几种接头的角变形
T形接头的角变形 3. 弯曲变形 弯曲变形是由于焊缝的中心线与结构截面的 中性轴不重合或不对称、焊缝的收缩沿焊件宽度 方向分布不均匀而引起的。
（1）纵向收缩引起的弯曲变形
焊缝的纵向收缩引起的弯曲变形
（2）横向收缩引起的弯曲变形
焊缝的横向收缩引起的弯曲变形 4. 波浪变形 波浪变形常发生于板厚小于6mm的薄板焊接
第二节
焊接变形
一、焊接变形的种类及其影响因素
焊接变形分为5种基本变形形式：收缩变形、 角变形、弯曲变形、波浪变形和扭曲变形。
焊接变形的基本形式
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1. 收缩变形 焊件尺寸比焊前缩短的现象称为收缩变形。
纵向和横向收缩变形 （1）纵向收缩变形 （2）横向收缩变形 2. 角变形 角变形产生的根本原因是由于焊缝的横向收 缩沿板厚分布不均匀所致。
4. 锤击焊缝 5. 振动法
六、焊接残余应力的测定
1. 机械方法 （1）切条法 （2）钻孔法 2. 物理方法 （1）磁性法 （2）X射线衍射法 （3）超声波法
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只要允许，多采用型材、冲压件；焊缝 多且密集处，可以采用铸—焊联合结构， 就可以减少焊缝数量。此外，适当增加壁 板厚度，以减少肋板数量，或者采用压型 结构代替肋板结构，都对防止薄板结构的 变形有利。
（3）合理安排焊缝位置 梁、柱等焊接构件、常因焊缝偏心配置而产 生弯曲变形。
箱形结构的焊缝安排
合理安排焊缝位置防止变形 2. 工艺措施 （1） 留余量法 （2） 反变形法
圆筒体对接焊缝焊接顺序
5）长焊缝（1m以上）焊接时，可采用下图所示的方向和 顺序进行焊接，以减小其焊后的收缩变形。
（5）合理地选择焊接方法和焊接工艺参数
非对称截面结构的焊接
（6）热平衡法
采用热平衡法防止焊接变形 （7）散热法
散热法示意图
三、矫正焊接变形的方法
1. 手工矫正法 2. 机械矫正法
机械矫正法矫正梁的弯曲变形 3. 火焰加热矫正法 火焰加热的方式有点状加热、线状加热和三角形 加热。
二、焊接应力与变形产生的原因
1. 焊件的不均匀受热 （1）长板条中心加热（类似于堆焊）引起的 应力与变形
钢板条中心加热和冷却时的应力与变形
（2）长板条一侧加热（相当于板边堆焊）引起 的应力与变形
钢板边缘一侧加热和冷却时的应力与变形 2. 焊缝金属的收缩 3. 金属组织的变化 4. 焊件的刚性和拘束
1. 对结构强度的影响 2. 对焊件加工尺寸精度的影响
机械加工引起内应力释放和变形 3. 对受压杆件稳定性的影响
四、控制焊接残余应力的措施
1. 设计措施 1）尽量减少结构上焊缝的数量和焊缝尺寸。
2）避免焊缝过分集中，焊缝间应保持足够 的距离。
容器接管焊接 3）采用刚性较小的接头形式。
减小接头应力的分布
1. 纵向残余应力
x 的分布
对接接头
x 在焊
缝横截面上的分布
2. 横向残余应力 y的分布 （1）焊接及其附近塑性变形区的纵向收缩引 起的横向应力 ' y
（2） 横向收缩年引起的机工向应力
y
不同方向焊接时
的分布 y
三、焊接残余应力对焊接结构的影响
平板对接焊时的反变形法 （3）刚性固定法 1） 将焊件固定在刚性平台上。
薄板拼接时的刚性固定 2）将焊件组合成刚性更大或对称的结构。
T形梁的刚性固定和反变形 3）利用焊接夹具增加结构的刚性和拘束。
对接拼板时的刚性固定 4）利用临时支撑增加结构的拘束。
防护罩焊接时的临时支撑 （4）选择合理的装配焊接顺序。装配焊接顺序对焊接结构 变形的影响很大。
2. 工艺措施 1） 采用合理的装配焊接顺序和方向。 ① 在一个平面上的焊缝，焊接时，应保证焊 缝的纵向和横向收缩均能比较自由。
拼接焊缝合理的装配焊接顺序
② 收缩量最大的焊缝应先焊。
带盖板的双工字梁结构焊接顺序
③ 工作时受力最大的焊缝应先焊。
对接工字梁的焊接顺序
④ 平面交叉焊缝焊接时，在焊缝的交叉点易产生较大的 焊接应力。
（1）点状加热
（2）线状加热
（3）三角形加热
工字梁弯曲变形的火焰矫正 火焰加热矫正焊接变形的取决于下列三个因素： （1）加热方式 （2）加热位置 （3）加热温度和加热区的面积
第三节
焊接残余应力
一、焊接残余应力的分类
1. 按产生应力的原因分 （1）热应力 （2）相应应力 （3）塑变应力 2. 按应力存在的时间分 （1）焊接瞬时应力 （2）焊接残余应力
平面交叉焊缝的焊接顺序
⑤ 对接焊缝与角焊缝交叉的结构。
2）预热法。 3）冷焊法。 4）降低焊缝的拘束度。
降低局部刚度减少内应力
5）加热“减应区”法。
加热“减应区”法示意图
五、消除或减小焊接残余应力的方法
1. 热处理法 （1）整体热处理 （2）局部热处理 2. 机械拉伸法 3. 温差拉伸法
“温差拉伸法”消除残余应力示意图